Азот – как необходимый элемент для питания растений

Азот (формула N2) — это составная часть растительных протеинов, хлорофилла, ДНК (генетический код), энзимов и многих других компонентов, необходимых для роста растений.

Основная (98-99%) часть азота почвы – это органические соединения, из которых растение непосредственно его потреблять не может. В природе азот существует в обычном виде и является главной составной частью воздуха (75,6% по весу или 78,09% по объему).

ПРИМЕНЕНИЕ НИТРОГЕНА

Азот– жизненно важный элемент, поскольку является составной частью белков и нуклеиновых кислот. Непосредственно из воздуха азот усваивают только некоторые бактерии, а все остальные организмы способны усваивать только соединения азота. Растения усваивают нитроген из почвы с неорганическими веществами – нитратами и солями аммония.

В природе азот существует в свободном состоянии посредством простого вещества азота N2. В основном азот используют для получения аммиака. Другое применение обусловлено его инертными свойствами.

СВОЙСТВА АЗОТА

При нормальных условиях азот немного легче воздуха, химически малоактивным, двухатомным, бесцветным, без запаха и вкуса. В воде растворяется слабо, например, его растворимость при 20 °C составляет 1,54 см³ на 100 г воды (например кислорода — 3,1 см³). Поэтому растворенный в воде воздух богаче кислород, чем атмосферный. Лучше, чем в воде, азот растворим в некоторых углеводородах.

РОЛЬ АЗОТА В ПИТАНИИ РАСТЕНИЙ

Растения потребляют азот в виде нитратов (NO3) и ионов аммония (NH4+). Доминирующей формой является нитрат. Аммоний более предпочтителен на стадии раннего роста растений, однако, в течение всего вегетативного периода возрастает и необходимость в азоте; растения усваивают большую часть азота в форме нитрата. Динамическая ‘область’ доступных источников азота включает:

1) органические источники азота, как например навоз, сточные воды и компост,

2) фиксируемый азот Rizobium-бактериями (способны усваивать азот воздуха) из растительных остатков,

3) азот, фиксируемый микробами,

4) азотные удобрения,

5) связан азот грунтом.

Все эти источники азота со временем минерализуются в нитрате.

ПРИМЕНЕНИЕ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ

Азотная кислота очень важный продукт химической промышленности. Она производится в очень больших количествах, служит сырьем для производственного синтеза нитратов, которые в дальнейшем используются в самых разных целях. В частности, используется для производства минеральных удобрений.

Методы определения количества применения азотных удобрений

Так как нитрат является формой азота, используемого растениями, метод определения остаточного нитрата в корневой зоне перед посадкой планируемой культуры (кроме бобовых) является необходимым способом оценивания нужного количества азотного удобрения.

Тест на остаточный нитрат – это основной метод определения доступного нитрата в почвах, особенно там, где вымывание нитрата минимально. Исключение составляют почвы, где происходит выщелачивание и денитрификация. Нитрат растворяется в воде, таким образом, становясь мобильным. Там, где количество осадков достаточно велико, азот вымывается в более глубокие, чем корневая зоны, становясь недоступным растению. Следовательно, анализ на остаточный азот не достоверен в плохо дренированных почвах, сохраняющих влажность в течение длительного периода времени, и который может быть потерян за счет денитификации. Количество применяемых азотных удобрений зависит от многих факторов.

Для начала вам нужно знать характеристики планируемого урожая, такие как: сколько азота выносит культура, а так же потенциал ее урожайности. Минерализация почвенного органического азота является важным фактором. Высокий уровень минерализации сократит норму внесения азотных удобрений. Урожаи бобовых увеличат степень минерализации. При расчете доз внесения азотных удобрений учитывается остаточный нитрат почвы.

Азот – как необходимый элемент для питания растений

ФОРМЫ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ

Основные формы азота, выделяющие в составе удобрений:

  • Амидная (NH2). Превращается в почву в аммонийную, а затем нитратную форму.
  • Аммонийная (NH4). Аммонийная форма частично превращается в нитратную.
  • Нитратная (NO3). Не задерживается почвой и легко вымывается в более глубокие слои.

Источники азотных удобрений

Все полезные вещества растение получает из почвы, поэтому важно, чтобы он был ими наполнен питательными веществами.

Фермеры заинтересованы в стабильном источнике азотных удобрений, которые будут использоваться их урожаями. Больше всего их беспокоит: испарение, иммобилизация и доступность азотных удобрений. Все источники азота работают эффективно, когда используются должным образом. Есть много источников азотных удобрений, которые используются на протяжении многих лет.

Азот в большинстве случаев используется в виде смеси нитрата аммония и мочевины (28-0-0 и 32-0-0), мочевины (46-0-0), нитрата аммония (34-0-0), безводного аммиака (82- 0-0) и сульфата аммония (21-0-0-24). Выбор источника азотных удобрений – это главное решение для землепользователя. Имеются преимущества и недостатки в каждом из них. Возможны ситуации, когда один источник лучше, чем другой.

Аммиак

В основном аммиак используют в производстве нитратной кислоты и азотных удобрений. В качестве универсального удобрения для растений используют раствор аммиака.

Основным источником азотных удобрений является безводный аммиак (NH3). Аммиак получают при взаимодействии азота воздуха (78% атмосферы – это азот, N2) с природным газом при высокой температуре и давлении. При увеличении цены на энергоносители соответственно увеличивается и цена на азотные удобрения. Аммиак переходит в жидкое состояние при температуре ниже -330оС.

Таким образом, аммиак сохраняется под давлением, чтобы находиться в жидкой форме. Аммиак, пропущенный над платиновым катализатором, переходит в азотную кислоту (HNO3). Азотная кислота в смеси с аммиаком дает нитрат аммония NH4NO3 (34-0-0). Мочевину (NH2)2CO (46-0-0) получают при взаимодействии избытка аммиака с углекислым газом (CO2). Взаимодействие аммиака с серной кислотой дает сульфат аммония. Взаимодействие аммиака с фосфорной кислотой дает фосфат аммония.

В течение многих лет безводный аммиак (NH3) был основным источником азотных удобрений при классической обработке почвы. Безводный аммиак необходимо вводить в почву достаточно глубоко, чтобы избежать потерь газообразного аммиака. Внесение может быть произведено во время посева или в любое другое время. Такой способ внесения достаточно жестким по отношению к микрофлоре и микрофауне почвы. Сегодня No-Till-фермеры используют другие источники азотных удобрений, более мягкого действия.

Мочевина

Мочевина (NH2)2CO (46-0-0) – сухое азотное удобрение, которым обычно пользуются фермеры. Мочевина, внесенная в почву или на растительные остатки, реагирует с водой, и с помощью энзима уреазы быстро превращается в аммоний. Это так называемый гидролиз мочевины. Катион аммония (NH4+) превращается в аммиак (NH3).

Так как аммиак – это газ, то он испаряется в атмосферу. Если аммоний увлекается частицами почвы, он удерживается в ней и не испаряется. Количество осадков или ирригации в количестве 850 мм достаточно, чтобы переместить мочевину в грунт. Поскольку реакция превращения мочевины в аммоний – это ферментная реакция, соответственно скорость превращения возрастает при повышении температуры. Лучше всего применять мочевину в течение прохладных периодов, с большим количеством осадков.

Избыток мочевины остается на поверхности земли, дает возможность испарения аммиака, особенно при влажных, теплых условиях. Лучше применять мочевину на сухих остатках, чем на влажных, так как активность уреазы меньше при недостатке воды. Сухая мочевина может быть внесена ленточным способом.

Лента должна быть шириной 38 см для маленьких зерен или по ширине строки. Мочевина также может применяться как стартовое удобрение на 5-8 см со стороны семян. Норма азота составляет 70-100 кг/га.

Фермеры используют многие способы внесения азотных удобрений. Например, смешивая растворы мочевины и нитрата аммония вместе, получают жидкое удобрение, содержащее примерно половину мочевины и половину нитрата аммония. Такие растворы являются хорошими источниками азота для культур. Другие азотные удобрения не испытывают проблем потери NH3.

Испарение NH3 происходит потому, что уреаза разлагает мочевину до NH3 и CO2. NH3 растворяется в воде, образуя аммоний (NH4+). CO2 снижает рН раствора. Аммоний, входящий в состав нитрата, сульфата и фосфата аммония, не испаряется. рН растворов этих аммонийных солей низкий, так как азотная кислота, серная кислота и фосфорная кислота – это сильные кислоты, а NH4ОН – это слабое основание. Сильная кислотная характеристика солей предотвращает потерю NH3. CO2 – это более слабая кислота, чем NH3 – слабое основание; таким образом, кислотность возрастает с увеличением CO2.

Расчет времени применения

Оптимальное время для внесения азотных удобрений зависит от:

1) возделываемой культуры,

2) характеристики потребления азота,

3) текстуры грунта,

4) корневой зоны,

5) климата,

6) количества необходимого азота.

Срок использования азота наиболее важен для культур с неглубокой корневой системой, обрабатываемых на песчаных почвах, чем культур с глубокой корневой системой на суглинистых почвах. Максимальное потребление азота происходит в период быстрого роста. Пшеница, к примеру, имеет самый бурный рост и соответственно наибольшее потребление азота в фазе выхода в трубку.

Наибольшую часть или все азотное удобрение нужно внести достаточно рано, чтобы микроорганизмы имели время на минерализацию азотных удобрений в нитратах, так чтобы азот стал доступен растению. Сниженные температуры почвы замедляют процессы минерализации, поэтому азотные удобрения следует вносить как минимум за 3 недели перед посевом.

Быстрее всего потребление азота на кукурузе происходит в фазе от 8-листа до выброса метелки. Большая часть азота должна быть внесена за 2 недели в фазу максимального потребления, при условии, что этот азот находится в доступной для растения форме – в виде нитрата. При орошении, где практикуется внесение азота через воду, необходимо провести внесение за 2 недели до периода активного потребления азота.

Потери азота из почвы могут проходить при:

1) вымывании (выщелачивании),

2) денитрификации,

3) испарение NH3.

Вопрос потери NH3 рассмотрен выше.

Выщелачивание – это процесс вымывания растворимого нитрата с водой. Почвы с высокой способностью удерживать воду могут аккумулировать значительное количество воды вместе с нитратом.

Легкая текстура почвы

Для грунтов с легкой текстурой, которые обладают высокой способностью удерживать воду, азотное удобрение может быть внесено непосредственно перед посевом или в качестве подкормки в период самого активного роста. Внесение азота должно быть проведено вовремя во избежание вымывания в более неглубокие зоны

В районах, в которых в период вегетации количество дождей невелико, соответственно, указанная выше проблема не актуальна. Но в районах с большим количеством осадков время проведения подпитки является критическим. Для почв с легкой текстурой, с плохой аэрацией из-за повышенной увлажненности очень важно внести большую часть азотных удобрений после того, как почва высохнет. Если азот внесен перед посевом – основной потенциал азота теряется вследствие денитификации.

Песчаные грунты

Для песчаных почв часть азота может быть внесена с гербицидом или со стартовым удобрением. Часть следует внести перед фазой максимального потребления азота (как это обсуждалось выше). Количество вымываемого азота зависит от свойств почвы и способности удерживать воду. Улучшение структуры почвы, безусловно, уменьшает количество вымывания нитратов.

Денитрификация

Денитрификация – это микробный процесс, с помощью которого анаэробные почвенные бактерии (бактерии, способные к жизни без кислорода воздуха) земли утилизируют (перерабатывают) кислород нитрата (NO3) для поддержания своих жизненных процессов.

По способу питания почвенные бактерии делятся на: сапрофиты, симбиоты, паразиты. Многие виды бактерий способствуют активной фиксации атмосферного азота и переводят его в органическую форму, что повышает плодородие почв.

Процесс денитрификации – это превращение готового запаса нитрата в разные формы азота, которые могут быть утрачены в атмосфере.

Процесс денитрификации можно отразить в следующей схеме: 2NO3 → 2NO2 → 2NO → N2O → N2.

Различные энзимы почвы сопровождают каждый указанный шаг. Почвенные бактерии вырабатывают энзимы. Денитрификация происходит при недостатке кислорода и достаточном количестве СО2 и NO3. Газообразные формы азота – это NO, N2O и N2.

Чтобы уменьшить потенциальные потери азота в результате денитификации, необходимо синхронизировать время внесения азота с фазой максимального потребления азота. Если азотные удобрения придется вносить в фазу максимального потребления азота, вы можете использовать замедлитель нитрификации для восстановления азота из удобрения до нитрата.

Потребление и вынос азота культурами

Количество азотных удобрений, необходимое растению, зависит от урожайности и количества азота, выносимого с урожаем.

Таблица 1: Вынос азота культурами

КультураЕдиница измерения на гаВынос азота (кг)
КукурузаЗерно (кг/га)0.27-0.41
Солома (кг/га)0.14-0.23
ПшеницаЗерно (кг/га)0.39-0.55
Солома (кг/га)0.23-0.34
СилосЗерно (кг/га)0.27-0.45
Силос (кг/га)0.14-0.23
ПодсолнухЗерно (кг/га)0.01-0.02
Силос (кг/га)0.07-0.09
ОвесЗерно (кг/га)0.27-0.34
Солома (кг/га)0.14-0.18
СояЗерно (кг/га)1.41-1.68
Солома (кг/га)0.14-0.18
ГорохЗерно (кг/га)0.84-0.95
Солома (кг/га)0.27-0.34
Азот – как необходимый элемент для питания растений
Рис.2 Дефицит азота в кукурузе

Рекомендации по азоту

Вынос азота необходим для понимания сколько азота выносится из почвы культурой. Требование по азоту – это количество азота, потребляемого растением для роста листьев, стеблей, корней и зерна. Пожнивные остатки содержат остаточный азот. Только через 3-4 года после перегнивания азот из пожнивных остатков становится доступным для растений.

Последний урожай бобовыхКредиты по азоту кг/га
Соя0-67
Люцерна0-156.8
Клевер0-84
Сухие бобы0-45
Таблица 2. Кредиты по азоту

То есть, значение кредита можно вычесть из общего количества необходимых азотных удобрений.

Вывод

В данной статье рассмотрена функция азота как удобрения и как питательного вещества для растений. Азот необходим для выращивания здорового и качественного урожая. Количество азота, которое нужно внести, зависит от многих факторов, таких как: остаточный нитрат в почве, прошлые / нынешние урожаи бобовых, потребление азота культурой, потенциал урожайности, иммобилизация пожнивных остатков азотными удобрениями, степень минерализации нитрата, органическое вещество почвы, цена на зерно , уровень протеина, уровень белка и другие показатели качества урожая

Об эффективности применения

Эффективность применения азотных удобрений может быть выше при правильном выборе источника азота. Существует много эффективных способов внесения азотных удобрений, зависящих от времени, оборудования и многих других составляющих. Использование азотных удобрений растет, в то время как при использовании No-Till наблюдается следующее: если оставить пожнивные остатки на поверхности почвы, то уровень органического вещества вначале может снизиться, хотя в дальнейшем обязательно вырастет.

Это связано с высвобождением азота. Покидая на поверхности земли пожнивные остатки, мы тем самым сохраняем влагу для будущего урожая. Пользоваться этим дополнительным потенциалом или нет – зависит только от Вас. АЗОТ – КАК НЕОБХОДИМЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Теги: анализ почвы земли

Популярные запросы

таблиця кислотності ґрунтівкак снизить щелочность почвыслабокислый ph
на плодородие почвы влияетмеханический состав почвы этоанализ почвы запорожье
влияние калия на растенияпоказатели кислотности почвыпочва с повышенной кислотностью
калий в растенияхуровень ph почвыпростейшие это бактерии
механічний склад грунтулаборатория анализ почвыможно ли вносить азотные удобрения осенью
микроорганизмы почвы примерыкак сделать почву нейтральнойорганическое вещество почвы
какое вещество почвы обеспечивает её плодородиехимический анализ грунтовкак добавить азот в почву
какая почва считается кислойроль калия в жизни растенийвнесение удобрений под пахоту
фосфор в почвекак правильно вносить удобренияионы фосфора
вещества в почвеph почвы это

Напишите нам
и мы найдем возможность
для сотрудничества

photo
photo